С помощью проекта мы приглашаем университетское сообщество Москвы — студентов, магистров, аспирантов, лаборантов, профессоров и преподавателей — получить опыт в современной робототехнике. Также мы создаём российские учебные материалы по шагающей робототехнике от конструкции, электроники и программного обеспечения до reinforcement learning.

Экспертную поддержку оказывает Центр робототехники Сбера. В проекте участвуют:

• РТУ МИРЭА Институт искусственного интеллекта и RTUITLab

• Центр молодежной робототехники в МГТУ им. Н.Э. Баумана

• «Лицей «Вторая школа» имени В.Ф. Овчинникова

Приглашаем и другие учебные заведения присоединиться к нашему проекту.

Обсуждение проекта ведется в чате ROS сообщества. Там будут публиковаться новости и фото по проекту.

Историческая справка

Уже много лет мы в Центре робототехнике Сбера проводим научные исследования по MPC и reinforcement learning на четвероногих роботах от Unitree. Совместно с ИТМО написали научную статью про MPC и выложили исходный код для тех, кто захочет продолжить исследования. В целом, нас устраивает продукция Unitree для исследований, но в процессе мы поняли, что, несмотря на хороший SDK API, прошивка низкоуровневого контроллера является проприетарной, и это мешает кастомизации. Также, во время интенсивной эксплуатации, роботы Unitree ломаются, а ремонт через российского дистрибьютора не всегда удобен с организационной точки зрения. В результате исследование останавливается, пока робота ремонтируют. Хотелось бы иметь такое устройство для исследований, которое можно самостоятельно собирать из компонентов, контролируя весь исходный код от нижнего уровня на микроконтроллерах до верхнего, работающего на одноплатном компьютере. Также нужна возможность менять кинематику робота для экспериментов  и самостоятельно ремонтировать в кратчайшие сроки.

Относительно недавно появился китайский частично открытый проект мини-робота Tinker. Мы изучили материалы о нём и пришли к мысли, а почему бы не повторить его, чтобы проверить, действительно ли такой дешёвый робот может сносно работать? И если это получится, то сделать на его основе российский учебный робот, для научных исследований совместно с российскими вузами.

Теперь давайте углубимся в особенности проекта.

Технические особенности проекта

• Применение современных технологий из шагающей робототехники.

• Честные моторы Quasi Direct Drive китайского производства, как в больших современных шагающих робота: планетарный редуктор, бесколлекторный двигатель, драйвер двигателя с FOC, двойной энкодер.

• Плата Spi2can для управления всеми моторами: open-source схема, изготовлено несколько экземпляров в России, спаяны в РТУ МИРЭА.

• Большая часть конструктивных элементов напечатана на 3D-принтерах в РТУ МИРЭА и МГТУ им. Н.Э. Баумана. Алюминиевые детали изготовлены в РТУ МИРЭА. Карбоновые детали пока заменены на пластиковые, напечатанные на 3D-принтере.

• Сейчас используются два компьютера: Odroid и Jetson Nano. В будущем, возможно, заменим на один Jetson Nano.

• Программное обеспечение open-source, частично бинарные файлы от китайцев. В будущем, возможно, заменим на российский код.

• Алгоритм шагания — Reinforcement learning, PPO обучен в Isaac Lab.

Достоинства и конкурентные преимущества по сравнению с другими проектами:

• дешёвый;

• маленький;

• простой;

• ремонтопригодный;

• кастомизируемый;

• безопасный;

• перспективный;

• всю цепочку, от конструкции и электроники до программного обеспечения можно повторить в России (кроме моторов и редукторов).

Текущее состояние проекта

Центр робототехники Сбера предоставил три комплекта для сборки роботов в учебных заведениях, консультирует и верхнеуровнево управляет, ставит задачи.

В РТУ МИРЭА:

• Напечатали детали на 3D-принтере.

• Изготовили алюминиевые детали.

• Спаяли платы Spi2can.

• Собрали робота.

В Центре молодёжной робототехники в МГТУ им. Н.Э. Баумана:

• Напечатали детали на 3D-принтере.

• Прошили моторы.

• Написали инструкции по повторению.

• Изучили ПО настройки платы Spi2can.

• Проверили конвейер обучения и Sim2sim.

• Собрали робота.

В «Лицее "Вторая школа"» имени В.Ф. Овчинникова:

• Напечатали детали на 3D-принтере.

• Спаяли плату Spi2can.

В ближайших планах у нас окончательная сборка всех трёх роботов на трёх площадках, калибровка и настройка, освоение ходьбы.

Долгосрочные цели:

• Научить роботов танцевать.

• Переписать ПО под ROS2.

• Провести передовые исследования и написать научные статьи.

• Добавить роботам руки.

Договоренности с РТУ МИРЭА и Центром молодежной робототехники в МГТУ им. Н.Э. Баумана

Центр робототехники Сбера предоставляет ранее закупленные компоненты как есть. Дополнительные закупки не планируются. Партнёры самостоятельно изготавливают конструкционные детали на 3D-принтерах, из карбона и алюминия.

Центр робототехники Сбера консультирует, формулирует цели и задачи проекта. А университеты самостоятельно находят и организуют студентов для работы над проектом. Также партнёры самостоятельно предоставляют студентам необходимое оборудование и детали.

Что даёт проект студентам?

Ученики получат опыт и знания, востребованные в Центре робототехники Сбера, и смогут проходить там производственную практику. Также студенты смогут сколько угодно практиковаться с роботом Tinker на площадке РТУ МИРЭА или Центра молодежной робототехники МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Лучшие ученики получат возможность стажироваться у нас или начать работать после 1-2 лет участия в проекте.

Наконец, вы сможете написать научные статьи на основе полученного опыта.

Наши трудовые будни

Трудностей в проекте хватает. Не всё из китайской инструкции удаётся воспроизвести. Прошивка платы Spi2can, к сожалению, проприетарная, но в итоге удалось её запустить. Один мотор неудачно прошили, теперь не идёт обмен данными с ним, перепрошить не получается. Другой мотор бракованный или повреждён при сборке, пока восстановить его тоже не удалось. Сожгли на плате диод, пришлось перепаивать.

Но основные сложности, кажется, уже преодолели, и дальше нас ждёт успех.

Какая помощь нам сейчас нужна?

Рабочие руки для сборки, отладки и программирования робота.

Если ты студент, аспирант, лаборант или профессор и хочешь летом заняться практикой с шагающим роботом, то присылай резюме в личные сообщения в Telegram. Мы предоставляем компоненты для сборки, неполную инструкцию, площадку со всем необходимым оборудованием в РТУ МИРЭА, около метро Юго-Западная. 

Твои задачи: собрать робота, написать хорошую документацию, отладить программное обеспечение, запустить простую походку. Кому понравится, можно будет продолжить заниматься, углубившись в написание программного обеспечения для роботов и reinforcement learning. 

Подробнее о кружке можно почитать здесь. 

Берём не всех, есть отбор через простое тестовое задание. Без умения программировать и минимальных знаний по робототехнике писать не стоит.

Заниматься будешь не один, уже есть команда, которая занимается проектом на трёх площадках. Подчеркну, что это не обучение или курсы: если каких то знаний не хватает, то изучать придется самостоятельно. Лучше рассматривать это как практику для набора опыта или как хобби, для дипломного проекта, научной статьи и т. д.

Ждем Вас!